ABSTRACT
The Metropolitan Region of Baixada Santista (MRBS) harbors one of the main port areas of Brazil: the Port of Santos. Due to the accelerated urban development in this region, the monitoring of biophysical parameters is fundamental. Therefore, this paper aims to i) estimate the soil surface temperature (Ts) and identify the Urban Heat Islands (UHI) formation; and ii) compare the Ts and the normalized difference vegetation index (NDVI) for MRBS from 1986 to 2016 using Landsat 5 and 8 images. Remote sensing tools are essential to meet the objectives of this work for providing both the spatial and temporal evaluation of a region. The spatial analysis was based on the NDVI to evaluate the vegetation density and size from five previously established classes (i.e., water bodies, urban grid, exposed soil and road corridors, shrub, and dense vegetation). The NDVI mapping showed a significant reduction in the cover area referred to the dense vegetation class (91.7%), while the urban grid category increased by 29.4%, resulting from the urban expansion and green cover reduction over the region during this period. Surface temperature thematic maps showed high-temperature values related to increased urbanization and decreased rainfall. Moreover, an 8°C rise in surface temperature over the last 30 years was registered due to the regional development, which has replaced natural soils by anthropic materials and reduced dense vegetation. This phenomenon has resulted in the formation and intensification of UHI, especially after the 2000s.
A Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS) abriga uma das principais zonas portuárias do Brasil, o Porto de Santos. Devido ao grau de urbanização dessa região, o monitoramento dos parâmetros biofísicos torna-se fundamental. Desta forma, este estudo tem como objetivo i) estimar a Temperatura de superfície terrestre (Ts) da RMBS, seguido da identificação da formação de ICU e ii) relacionar a Ts e o NDVI da RMBS no período de 1986 a 2016, a partir das imagens do Landsat 5 e 8. A análise espacial foi baseada no Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), no sentido de verificar as condições da densidade e porte da vegetação a partir de cinco classes previamente estabelecidas (Corpo d'água, Malha urbana, Solo exposto e corredores viários, Substrato Arbustivo e Vegetação densa). Os mapas de NDVI indicam uma redução significativa na área de cobertura correspondente à classe vegetação densa, com o valor de cobertura de 91,7%. Por outro lado, a classe Malha urbana apresentou um aumento de 29,4%, resultantes da expansão urbana e da redução da cobertura verde na RMBS ao longo do período. Os mapas temáticos de Tsmostraram altos valores de temperatura, relacionados ao aumento da malha urbana e redução da precipitação. Além disso, houve um aumento de 8ºC na Ts nos últimos 30 anos, causados pelo avanço do desenvolvimento regional, associados à substituição do solo natural por materiais antrópicos e à redução da vegetação densa. Esses fatores resultaram no surgimento de ICU e sua intensificação a partir dos anos 2000.
Subject(s)
Temperature , Land Use , Time Series Studies , UrbanizationABSTRACT
Acknowledging the importance of evapotranspiration as a mediating factor for efficient irrigation management and water balance, the objective of study is to compare the Simple Algorithm forEvapotranspiration Retrieving (SAFER) to the standard method proposed by FAO-56 for real evapotranspiration, as well as prove its value as an implement in irrigation management for the Brazilian Savanna. Data used refers to 2015's harvest of seven center pivots, located in the municipality of São Desidério in western Bahia. For the SAFER algorithm, the images used were acquired by the Landsat-8 satellite during the entire maize crop cycle. The SAFER algorithm estimation demonstrates the spatial and temporal distribution of the evapotranspiration. A maximum evapotranspiration of 5.38 mm d-1 was observed during the crop's reproductive stage. In relation to the standard method, SAFER showed a mean absolute error of 0.40 mm. Thus, concluding that the algorithm can be used to estimate the actual evapotranspiration crop as an alternative to the standard method proposed by FAO-56 for water resources management.
Reconhecendo a importância da evapotranspiração como fator mediador para uma gestão de irrigação eficiente e o balanço hídrico, o objetivo desse estudo foi comparar o Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER) ao método padrão proposto no FAO-56 para estimativa de evapotranspiração real, bem como apontar sua utilidade como ferramenta de gestão de irrigação para o Cerrado brasileiro. Utilizaram-se dados referentes à safra de 2015 de sete pivôs centrais localizados no município de São Desidério, no oeste da Bahia. Para utilizar algoritmo SAFER, adotaram-se imagens adquiridas pelo satélite Landsat-8 durante o ciclo da cultura do milho. As estimativas pelo algoritmo SAFER demonstraram a variabilidade espaço-temporal da evapotranspiração. A evapotranspiração máxima de 5,38 mm d-1 foi observada durante o estágio reprodutivo da cultura. Em relação ao método padrão, o SAFER apresentou erro médio absoluto de 0,40 mm. Dessa forma, conclui-se que o algoritmo pode ser adotado para se estimar evapotranspiração atual da cultura como alternativa ao método padrão proposto no FAO-56 na gestão de recursos hídricos.
Subject(s)
Hydrologic Balance , Evapotranspiration , Spacecraft , Agricultural IrrigationABSTRACT
The availability of satellite images has generated a large number of regional and global studies on vegetation mapping. Such studies have related the growth parameters, nutrient status, physiological responses, and water resources to the yield of agricultural crops or native vegetation. The NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) is associated with parameters of growth and yield with readings at several moments of the crop cycle. The objective of this work was to correlate the yield and variability of the NDVI in cotton fields by analyzing Landsat satellite images acquired over nine growing seasons. The study involved the analysis of 101 cotton production fields located in West-Central Brazil. One Landsat image was used during each crop cycle, and the average yield was computed based on total fiber harvested at each field. The fiber yield ranged from 393 to 2,030 kg ha-1, and its correlation with NDVI was 0.37. The coefficient of variation (CV) had a negative correlation with yield, approximating -58.1 kg ha-1 for every one percent increment of the CV. The CV explained the yield variability over the cotton fields more accurately than the average absolute NDVI value.
Desde a disponibilização das imagens de satélites, tem-se gerado grande número de estudos regionais e globais para caracterizar a vegetação. Esses estudos têm relacionado parâmetros de crescimento, nutricionais, fisiológicos, hídricos e produtividade das culturas agrícolas ou vegetação nativa. O NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) é associado com parâmetros de crescimento e produtividade do algodoeiro com leituras em vários momentos do ciclo. O objetivo desse trabalho foi relacionar a variabilidade do NDVI em campos de produção de algodão e a produtividade pelo uso de imagens do satélite Landsat ao longo de nove safras. O estudo foi desenvolvido com análise de 101 campos de produção localizados na região central do Brasil. Foi utilizada uma imagem durante o ciclo da cultura e a produtividade média obtida. A produtividade de fibra variou de 393 a 2.030 kg ha-1 e a correlação com NDVI foi de 0,37. O coeficiente de variação teve correlação negativa, com queda na produtividade em -58,1 kg ha-1 ao aumentar um ponto percentual. O coeficiente de variação explicou melhor a variabilidade da produtividade dos talhões que o NDVI médio.
Subject(s)
Crops, Agricultural , Gossypium , Efficiency , Satellite ImageryABSTRACT
Evidence of environmental impact on the Cerrado is characterised by the presence of large homogeneous pastures and agricultural areas, with the presence of very fragmented and scattered forest fragments. When these areas are abandoned due to low productivity, natural regeneration begins, which is influenced by environmental factors. The goal of the present study was to evaluate the forest cover temporal dynamics in anthropogenic areas and the influence of climate on natural regeneration in the Cerrado. The study site was an anthropogenic area that has been protected against the entrance of domestic animals and agriculture since 2002. Environments were identified, and natural regeneration dynamics were analysed by the use of vegetation indices calculated from satellite images. Statistical analysis Non-parametric Mann-Kendall was used to check the trend of the rain and the Normalized Difference Vegetation Index, multivariate analysis to verify the correlations and groups between the years of occurrence of El Niño and La Niña and the values of Normalized Difference Index. Natural regeneration in the Cerrado increased over time and was positively correlated with rainfall incidence. The process of recovery of degraded areas by natural regeneration technique proved efficient in the Cerrado, however, natural regeneration is negatively influenced by the weather phenomenon El Niño.
No Cerrado a evidencia dos impactos ambientais são as grandes áreas homogêneas com pastagens e agricultura, com a presença de fragmentos florestais muito fragmentados e esparsos. Quando as áreas são abandonadas devido à baixa produtividade, inicia-se o processo de regeneração natural, com influência dos fatores ambientais. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a dinâmica temporal da cobertura florestal em áreas antropizadas e a influência das condições climáticas no processo de regeneração natural no Cerrado. Para tanto, foi utilizada uma área antropizada protegida contra a entrada de animais domésticos e explorações agrícolas desde 2002. A identificação dos ambientes e a dinâmica do processo de regeneração natural foram obtidas por meio de imagens orbitais com o cálculo do índice de vegetação. A análise estatística não-paramétrica de Mann-Kendall foi utilizada para verificar a tendência da chuva e do Normalized Difference Vegetation Index, a análise multivariada para verificar as correlações e agrupamentos entre os anos de ocorrência de El Niño e La Niña e os valores do Normalized Difference Index. A dinâmica do processo de regeneração natural no Cerrado apresentou um padrão crescente em função do tempo e uma correlação positiva com a incidência de chuvas. O processo de recuperação de áreas degradadas pela técnica de regeneração natural mostrou se eficiente no Cerrado, no entanto, a regeneração natural é influenciada negativamente pelo fenômeno climático El Niño.
Subject(s)
Plants , Pasture , Climate , Grassland , EnvironmentABSTRACT
A fim de avaliar os padrões de resposta de áreas cultivadas com cereais de estação fria destinados para pastagens e para produção de grãos em imagens de satélite, foram analisados perfis temporais de índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), adquiridos em 29 áreas cultivadas com trigo e azevém anual, nos Estados do Rio Grande do Sul e Paraná. Para cada área foi informada a espécie cultivada (trigo ou azevém anual) e a coordenada do ponto central da área adquirido por meio do Global Positioning System (GPS). Foram usadas as imagens do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), com resolução espacial de 250 metros, sobre cada área monitorada, de onde os valores de NDVI foram extraídos. Os perfis temporais de NDVI mostraram que os cultivos de produção de grãos têm um comportamento espectral típico de cultivos agrícolas, enquanto que, nas áreas cultivadas para a produção de pastagem, não foi observado esse mesmo padrão. As diferenças nos padrões temporais observadas se devem a modificações que o pastoreio impõe na fenologia e na morfologia dessas plantas.
In order to evaluate the satellite image patterns between such cool season cereals cultivated areas intended for grazing or grain production, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) temporal profiles were analyzed. This data was acquired from twenty nine wheat and annual ryegrass cultivated areas in the states of Rio Grande do Sul and Paraná. For each area, the cultivated species (wheat or ryegrass), as well as the respective central point coordinates, acquired via Global Positioning System (GPS) was informed. NDVI values were extracted over each monitored area from MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) sensor images, with spatial resolution of 250 meters. The NDVI temporal profiles showed that grain production areas have a typical agricultural field spectral pattern. The same pattern was not observed for the grazing pasture areas. The differences observed in these temporal patterns are defined by the changes that grazing has imposed on the phenology and morphology of these plants.